KR100338589B1 - Dielectric Filter, Dielectric Duplexer, and Communication Apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명의 유전체 필터는, 유전체 블럭; 상기 유전체 블럭에 형성된 복수의 내부 도체 형성 구멍; 상기 내부 도체 형성 구멍의 내벽에 형성된 내부 도체; 및 상기 내부 도체 형성 구멍의 한쪽 개구면을 개방면으로 하고, 다른쪽 개구면을 단락면으로 하도록, 상기 유전체 블럭의 외면에 형성되는 외부 도체;를 포함하며, 상기 내부 도체 형성 구멍의 단면 형상이 상기 개방면에서 상기 단락면까지의 범위에서 실질적으로 일정하며, 적어도 하나의 내부 도체 형성 구멍의 중심축의 중간부에 단차가 형성된다.A dielectric filter of the present invention includes: a dielectric block; A plurality of internal conductor formation holes formed in the dielectric block; An inner conductor formed on an inner wall of the inner conductor-forming hole; And an outer conductor formed on an outer surface of the dielectric block so that one opening face of the inner conductor forming hole is an open face and the other opening face is a short circuit face, A step is formed at an intermediate portion of the central axis of at least one of the inner conductor forming holes, and is substantially constant in the range from the open face to the short circuit face.
Description
본 발명은 유전체 블럭의 내부에 내부 도체 형성 구멍이 형성되고, 유전체 블럭의 외면에 외부 도체가 형성되는 유전체 필터와 유전체 듀플렉서, 및 이들을 사용한 통신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dielectric filter and a dielectric duplexer in which an inner conductor forming hole is formed in a dielectric block and an outer conductor is formed on an outer surface of the dielectric block, and a communication device using the dielectric filter.
대략 평행육면체 형상의 유전체 블럭을 사용한 종래의 유전체 필터는, 유전체 블럭의 내부에, 내벽에 내부 도체를 갖는 복수의 내부 도체 형성 구멍을 형성하고, 유전체 블럭의 외면에 외부 도체를 형성함으로써 구성되어 있다. 한쪽 단면을 개방면으로 하고, 대향하는 다른쪽 단면을 단락면으로 하는 유전체 필터에 있어서, 2개의 인접하는 내부 도체 형성 구멍이 동일한 내부 직경 및 직선 중심축을 갖는 스트레이트 구멍이면, 2개의 인접하는 내부 도체와 외부 도체로 구성되는 2개의 공진기 사이에서의 짝수 모드와 홀수 모드의 공진 주파수가 서로 일치하기 때문에, 공진기간의 결합을 달성할 수 없다.A conventional dielectric filter using a substantially parallelepiped dielectric block is constituted by forming a plurality of inner conductor forming holes having an inner conductor on the inner wall of the dielectric block and forming an outer conductor on the outer surface of the dielectric block . In a dielectric filter having one end face as an open face and the other end face as a short-circuit face, if two adjacent inner conductor forming holes are straight holes having the same inner diameter and straight central axis, two adjacent inner conductors And the resonance frequencies of the odd mode and the even mode between the two resonators constituted by the external conductor coincide with each other, coupling of resonance periods can not be achieved.
따라서, 인접하는 2개의 공진기를 결합하기 위하여, 종래에는 다음과 같은 방법이 사용되었다.Therefore, in order to couple two adjacent resonators, the following method has conventionally been used.
(1)내부 도체 형성 구멍의 내부 직경을 개방면측과 단락면측에서 각각 다르게 하여, 공진기를 스텝 임피던스 구조로 한다.(1) The inner diameter of the inner conductor-forming hole is made different on the open side and the short-circuit side to make the resonator a stepped impedance structure.
(2)유전체 블럭의 일부에 슬릿 또는 단차를 형성하여, 공진기의 개방면측과 단락면측에서 임피던스를 다르게 한다.(2) A slit or step is formed in a part of the dielectric block so that the impedance is made different on the open side and the short side of the resonator.
(3)유전체 블럭의 개방면에 공진기 결합용의 전극 패턴을 형성한다.(3) An electrode pattern for resonator bonding is formed on the open face of the dielectric block.
그런데, 상술한 종래의 유전체 공진기에 있어서는, 각각 다음과 같은 해결해야 할 과제가 있었다. 내부 도체 형성 구멍의 내벽에 내부 도체를 형성한 구조의 경우, 내부 도체 형성 구멍의 내부 직경에 따라서 공진기의 무부하 Q(Q0)가 크게 변화한다. 유전체 블럭의 두께와 내부 도체 형성 구멍의 내부 직경의 비를 변화시키면, Q0가어느 값에서 최대가 된다. 상기 비가 커지든지 작아지든지, Q0가 저하한다. 따라서, (1)에서 기재한 바와 같이, 내부 도체 형성 구멍의 내부 직경을 개방면측과 단락면측에서 다르게 한 경우, 내부 도체 형성 구멍의 모든 범위에 대하여 내부 도체 형성 구멍의 내부 직경을, Q0가 최대가 되도록 최적화할 수 없다.However, in the above-described conventional dielectric resonator, there are the following problems to be solved. In the case of the structure in which the inner conductor is formed on the inner wall of the inner conductor formation hole, the no-load Q (Q 0 ) of the resonator varies greatly according to the inner diameter of the inner conductor formation hole. When the ratio of the thickness of the dielectric block and the ratio of the inner diameter of the inner conductor forming hole is changed, Q 0 becomes maximum at any value. Whether the above-mentioned ratio increases or decreases, Q 0 decreases. Thus, when the different in the short-circuit face side and the inner diameter of the inner conductor formed hole opening surface side, the inner diameter of the inner conductor formed hole with respect to the entire range of the inner conductor formed hole, Q 0, as described in (1) Can not be optimized to the maximum.
또한, (2)에서 기재한 바와 같이, 유전체 블럭의 외형에 슬릿 또는 단차 등의 변형 부분이 있는 경우, 내부 도체 및 외부 도체 부분의 전류 분포에 집중 영역이 생겨서, 각 공진기의 Q0가 열화된다.In addition, as described in (2), when there is a deformed portion such as a slit or a step in the outer shape of the dielectric block, a concentrated region is formed in the current distribution of the internal conductor and the external conductor portion, and Q 0 of each resonator is deteriorated .
또한, (3)에서 기재한 바와 같이, 유전체 블럭의 개방면에 전극 패턴을 형성하는 구조의 경우에서는, 그 전극의 인쇄 패턴의 칫수 정밀도가 공진기간의 결합 계수를 결정한다. 따라서, 높은 정밀도가 요구되며, 제조도 복잡해진다고 하는 문제가 있었다.In the case of a structure in which an electrode pattern is formed on the open face of the dielectric block as described in (3), the dimensional accuracy of the print pattern of the electrode determines the coupling coefficient of the resonance period. Therefore, there is a problem that high precision is required and manufacturing becomes complicated.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 유전체 필터의 외관을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing an outer appearance of a dielectric filter according to the first embodiment.
도 2a 및 도 2b는 상기 유전체 필터의 정면도 및 저면도이다.2A and 2B are a front view and a bottom view of the dielectric filter.
도 3은 유전체 블럭의 폭과 내부 도체 형성 구멍의 내부 직경의 비에 따른 Q0의 변화의 예를 나타낸 도이다.3 is a view showing an example of a change in Q 0 according to the ratio of the width of the dielectric block and the inner diameter of the inner conductor forming hole.
도 4a 및 도 4b는 도 2a 및 도 2b에 나타낸 상태에서 결합 계수를 변화시킨 예를 나타낸 도이다.FIGS. 4A and 4B are views showing examples in which coupling coefficients are changed in the states shown in FIGS. 2A and 2B. FIG.
도 5a 및 도 6b는 공진기를 서로 유도성 결합시킨 예를 나타낸 도이다.5A and 6B are diagrams showing examples in which resonators are inductively coupled to each other.
도 6a 및 도 6b은 공진기 배열 방향으로 Q0를 최적화한 예를 나타낸 도이다.6A and 6B are diagrams showing examples in which Q 0 is optimized in the resonator array direction.
도 7a 및 도 7b은 공진기 배열 방향으로 Q0를 최적화한 예를 나타낸 도이다.Figs. 7A and 7B are diagrams showing examples in which Q 0 is optimized in the resonator array direction.
도 8a 및 도 8b는 제 3 실시형태에 따른 유전체 필터의 정면도 및 저면도이다.8A and 8B are a front view and a bottom view of the dielectric filter according to the third embodiment.
도 9a 및 도 9b는 제 4 실시형태에 따른 유전체 필터의 정면도 및 저면도이다.9A and 9B are a front view and a bottom view of the dielectric filter according to the fourth embodiment.
도 10a 및 도 10b은 제 5 실시형태에 따른 유전체 필터의 정면도 및 저면도이다.10A and 10B are a front view and a bottom view of the dielectric filter according to the fifth embodiment.
도 11a 및 도 11b은 제 6 실시형태에 따른 유전체 필터의 정면도 및 저면도이다.11A and 11B are a front view and a bottom view of the dielectric filter according to the sixth embodiment.
도 12는 유전체 블럭의 폭과 내부 도체 형성 구멍의 폭간의 관계를 나타낸 도이다.12 is a diagram showing the relationship between the width of the dielectric block and the width of the inner conductor forming hole.
도 13a, 도 13b 및 도 13c는 제 7 실시형태에 따른 유전체 듀플렉서의 정면도 및 저면도이다,13A, 13B and 13C are a front view and a bottom view of the dielectric duplexer according to the seventh embodiment,
도 14는 통신 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.14 is a block diagram showing a configuration of a communication device.
(도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명)(Explanation of Signs in Main Parts of the Drawings)
1: 유전체 블럭1: dielectric block
2a, 2b: 내부 도체 형성 구멍2a, 2b: inner conductor forming hole
3: 내부 도체3: Internal conductor
4: 외부 도체4: External conductor
5a, 5b: 입출력 단자5a, 5b: I / O terminal
상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시형태는, 유전체 블럭의 외형 형상 및 사이즈의 변형에 기인한 Q0의 열화가 없으며, 공진기의 Q0가 최적화되며, 또한 결합의 조정을 용이하게 행할 수 있는 유전체 필터를 제공한다.In order to solve the problems described above, preferred embodiments of the present invention, there is no external shape and deterioration of the Q 0 due to the variation of the size of the dielectric block, and the Q 0 of the resonator optimization, and to facilitate the adjustment of the coupling A dielectric filter is provided.
본 발명의 한 바람직한 실시형태는, 유전체 블럭; 상기 유전체 블럭에 형성된 복수의 내부 도체 형성 구멍; 상기 내부 도체 형성 구멍의 내벽에 형성된 내부 도체; 및 상기 내부 도체 형성 구멍의 한쪽 개구면을 개방면으로 하고, 다른쪽 개구면을 단락면으로 하도록, 상기 유전체 블럭의 외면에 형성되는 외부 도체;를 포함하는 유전체 필터로서, 상기 내부 도체 형성 구멍의 단면 형상이 상기 개방면에서 상기 단락면까지의 범위에서 실질적으로 일정하며, 적어도 하나의 내부 도체 형성 구멍의 중심축의 중간부에 단차가 형성되는 유전체 필터를 제공한다.One preferred embodiment of the present invention is a dielectric block comprising: a dielectric block; A plurality of internal conductor formation holes formed in the dielectric block; An inner conductor formed on an inner wall of the inner conductor-forming hole; And an outer conductor formed on an outer surface of the dielectric block so that one opening face of the inner conductor forming hole is an open face and the other opening face is a short circuit face, Sectional shape is substantially constant in a range from the opening face to the short-circuiting face, and a step is formed at an intermediate portion of the central axis of the at least one internal conductor forming hole.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태는, 유전체 블럭; 상기 유전체 블럭에 형성된 복수의 내부 도체 형성 구멍; 상기 내부 도체 형성 구멍의 내벽에 개방단(open-ends)을 갖도록 상기 내부 도체 형성 구멍의 내벽에 형성된 내부 도체; 및 상기 유전체 블럭의 외면에 형성되는 외부 도체;를 포함하는 유전체 필터로서, 상기 내부 도체 형성 구멍의 단면 형상이 상기 구멍의 한쪽 개구면에서 다른쪽 개구면까지의 범위에서 실질적으로 일정하며, 적어도 하나의 내부 도체 형성 구멍의 중심축의 중간부에 단차가 형성되는 유전체 필터를 제공한다.Another preferred embodiment of the present invention is a dielectric block comprising: a dielectric block; A plurality of internal conductor formation holes formed in the dielectric block; An inner conductor formed on an inner wall of the inner conductor-forming hole so as to have open-ends on the inner wall of the inner conductor-forming hole; And an outer conductor formed on an outer surface of the dielectric block, wherein a cross-sectional shape of the inner conductor-forming hole is substantially constant in a range from one opening face to the other opening face of the hole, and at least one Wherein a step is formed at an intermediate portion of the center axis of the inner conductor forming hole of the dielectric filter.
상술한 유전체 필터에 있어서, 상기 내부 도체 형성 구멍은 각각 정사각형 단면을 가질 수 있다.In the dielectric filter described above, each of the internal conductor-forming holes may have a square cross-section.
상술한 구조 및 배치에 따르면, 유전체 블럭의 외형 형상의 변형에 기인한 Q0의 열화가 발생하지 않으며, 공진기의 Q0를 최적화할 수 있음과 아울러 결합을 용이하게 조정할 수 있다.According to the above-described structure and arrangement, deterioration of Q 0 due to deformation of the outer shape of the dielectric block does not occur, Q 0 of the resonator can be optimized, and coupling can be easily adjusted.
바람직하게는, 상기 유전체 블럭의 단변 방향의 폭을 D라 하고, 상기 내부 도체 형성 구멍의 폭을 d라 할 때, 비 d/D는 0.2∼0.4이다.Preferably, the width in the short side direction of the dielectric block is D and the width of the internal conductor formation hole is d, the ratio d / D is 0.2 to 0.4.
상기 배치에 따르면, 유전체 블럭의 외형 형상에 대하여 내부 도체 형성 구멍의 내부 직경을 상대적으로 결정함으로써 Q0를 용이하게 최적화할 수 있다.According to this arrangement, Q 0 can be easily optimized by relatively determining the inner diameter of the inner conductor forming hole with respect to the outer shape of the dielectric block.
또한, 상기 단차의 위치를, 상기 내부 도체 형성 구멍의 세로방향의 중앙에 대하여 한쪽 개구면에 가깝게 할 수 있으며, 또한 상기 단차로부터 상기 내부 도체 형성 구멍의 다른쪽 개구면까지에 이르는 내부 도체 형성 구멍의 중심축과, 상기 내부 도체 형성 구멍에 인접하는 다른 내부도체 형성 구멍의 중심축간의 간격을, 각 중심축과 대응하는 외부 도체간의 간격의 대략 2배로 할 수 있다.Further, the position of the step can be made close to one opening face with respect to the longitudinal center of the inner conductor forming hole, and the inner conductor forming hole And the distance between the central axes of the other inner conductor forming holes adjacent to the inner conductor forming holes can be made to be approximately twice the distance between the outer conductors corresponding to the respective central axes.
상술한 배치에 따르면, 외부 도체 및 내부 도체에 흐르는 전류의 편차(bias)를 감소할 수 있으며, Q0의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 유전체 블럭의 외형 형상에 대한 내부 도체 형성 구멍의 내부 직경의 비를 유전체 블럭의 두께 방향뿐만 아니라 공진기의 배열 방향으로도 최적화할 수 있으며, 따라서 Q0를 더욱 최적화할 수 있다.According to the above arrangement, it is possible to reduce the bias of the current flowing to the outer conductor and the inner conductor, and to suppress the decrease of Q 0 . Further, the ratio of the inner diameter of the inner conductor forming hole to the outer shape of the dielectric block can be optimized not only in the thickness direction of the dielectric block but also in the array direction of the resonator, and thus Q 0 can be further optimized.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태는, 상술한 유전체 필터를 복수개 포함하며, 상기 유전체 필터가 단일의 유전체 블럭으로 형성되는 유전체 듀플렉서를 제공한다.Another preferred embodiment of the present invention provides a dielectric duplexer including a plurality of dielectric filters as described above, wherein the dielectric filter is formed of a single dielectric block.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태는, 상술한 유전체 필터 또는 유전체 듀플렉서를 포함하는 통신 장치를 제공한다.Another preferred embodiment of the present invention provides a communication device comprising the above-described dielectric filter or dielectric duplexer.
상기 배치에 따르면, 전체적으로 대형화하지 않고 고주파 회로부에 있어서의 손실이 적은 통신 장치를 구성할 수 있다.According to this arrangement, it is possible to constitute a communication device which does not have a large size as a whole and has a small loss in the high-frequency circuit portion.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조로 한 이하의 바람직한실시형태의 설명으로부터 자명할 것이다.Other features and advantages of the present invention will be apparent from the following description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
(바람직한 실시형태의 설명)(Description of the Preferred Embodiment)
제 1 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성을 도 1∼도 5를 참조하여 설명하겠다.The configuration of the dielectric filter according to the first embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 5. Fig.
도 1은 유전체 필터의 외관을 나타낸 사시도이다. 도 1에 있어서, 참조번호 1은 대략 평행육면체 형상의 유전체 블럭을 나타낸다. 이 유전체 블럭(1)의 도면에 있어서의 상부 단면에서부터 상부 단면에 대향하는 도면에 있어서의 하부 단면까지 연장되도록 내부 도체 형성 구멍(2a, 2b)을 형성한다. 유전체 블럭(1)의 외면에는, 도면에 있어서의 상부 단면을 개방 단면으로 하고, 다른 5개의 면에 외부 도체(4)를 형성한다. 또한, 유전체 블럭(1)의 외면에는, 외부 도체(4)로부터 분리되도록 입출력 단자(5a, 5b)를 형성한다. 실제로는, 도면에 있어서의 오른쪽 앞쪽에 위치하는 면을 회로 기판에 대향하는 면으로 하여 표면 실장을 행할 때, 입출력 단자(5a, 5b)가 회로 기판상의 전극에 접속된다.1 is a perspective view showing an appearance of a dielectric filter. In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a substantially parallelepiped dielectric block. The inner conductor forming holes 2a and 2b are formed so as to extend from the upper end face to the lower end face of the dielectric block 1 facing the upper end face in the drawing of the dielectric block 1. On the outer surface of the dielectric block 1, the upper end surface in the drawing is an open end surface, and the outer conductor 4 is formed on the other five surfaces. The input / output terminals 5a and 5b are formed on the outer surface of the dielectric block 1 so as to be separated from the outer conductor 4. Actually, when surface mounting is performed with the surface positioned on the right front side in the drawing being a surface facing the circuit board, the input / output terminals 5a and 5b are connected to the electrodes on the circuit board.
도 2a는 상기 유전체 필터의 개방면측을 나타낸 정면도, 도 2b는 저면도이다. 이 도에 나타낸 바와 같이, 내부 도체 형성 구멍(2a, 2b)은 개방면으로부터의 깊이 L0의 위치에서 중심축에 단차를 형성하여, 개방면측의 공진기 피치(내부 도체 형성 구멍의 중심축 사이의 거리)를 po, 단락면측의 공진기 피치를 ps로 하고 있다. 그리고, 내부 도체 형성 구멍(2a, 2b)의 내부 직경은 개방면에서 단락면까지의 범위에 걸쳐서 d로 일정하다.FIG. 2A is a front view showing the open side of the dielectric filter, and FIG. 2B is a bottom view. As shown in the figure, the inner conductor forming holes 2a and 2b are formed with a step on the center axis at the position of the depth L 0 from the open face, and the resonator pitch on the open face side (between the center axes of the inner conductor- Quot; po ", and " ps " denotes the resonator pitch on the short-circuit face side. Then, the inner diameters of the inner conductor forming holes 2a and 2b are constant d over the range from the opening face to the short-circuit face.
도 3은 유전체 블럭의 세로 및 가로의 폭 D와, 유전체 블럭에 동축으로 형성되는 내부 도체 형성 구멍의 폭(내부 직경) d의 비에 따라서 변화하는 공진기의 Q0를 유한 요소법(finite element method)으로 구한 결과를 나타내고 있다. 이 결과에서 알 수 있듯이, d/D가 0.2∼0.4인 범위에서, Q0가 큰 값을 갖는다. d/D가 0.3인 경우, Q0가 최대가 된다. d/D가 0.3보다 크든지 작든지 Q0는 저하하는 경향이 있다. 따라서, 도 2에 나타낸 유전체 블럭(1)의 폭 D와, 내부 도체 형성 구멍(2a, 2b)의 폭 d를, d/D=0.2∼0.4의 관계가 되도록 설정함으로써, 높은 Q0를 확보한다.3 shows the finite element method of Q 0 of the resonator which changes according to the ratio of the width D of the length and width of the dielectric block and the width (inner diameter) d of the inner conductor forming hole formed coaxially with the dielectric block. Respectively. As can be seen from this result, in the range of d / D of 0.2 to 0.4, Q 0 has a large value. When d / D is 0.3, Q 0 becomes the maximum. Whether d / D is larger or smaller than 0.3, Q 0 tends to decrease. Therefore, by setting the width D of the dielectric block 1 shown in Fig. 2 and the width d of the inner conductor forming holes 2a and 2b to be d / D = 0.2 to 0.4, a high Q 0 is ensured .
상술한 구조에 의하여, 유전체 블럭에 슬릿 또는 단차를 형성하지 않고, 또한 내부 도체 형성 구멍의 내부 직경을 변화시키지 않고, 게다가 개방면에 공진기 결합용의 특별한 전극을 형성하지 않고, Q0를 최적화하면서, 공진기간의 결합을 달성할 수가 있다.Without forming a slit or a step, the dielectric block by the above-described structure, and without changing the inner diameter of the inner conductor formed holes, plus the open area without forming a special electrode for the resonator coupling, while optimizing Q 0 , A combination of resonance periods can be achieved.
입출력 단자(5a, 5b)는 내부 도체 형성 구멍(2a, 2b) 내벽의 내부 도체(3a, 3b)의 개방단 부근의 영역과 용량 결합한다.The input / output terminals 5a and 5b are capacitively coupled to an area in the vicinity of the open end of the inner conductors 3a and 3b on the inner wall of the inner conductor forming holes 2a and 2b.
공진기간의 결합 계수는, 내부 도체 형성 구멍의 중심축에 형성된 단차의 위치(L-Lo, 여기서 Lo은 개방면측의 선로 길이, L은 단락면측의 선로 길이), 개방면측의 공진기 피치 po 및 단락면측의 공진기 피치 ps1에 의하여 결정된다. 예를 들면 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 개방면측의 공진기 피치 po를 단락면측의 공진기 피치 ps1보다 작게 하여, 내부 도체 형성 구멍의 중심축의 단차 위치 Lo1를깊게 할수록, 결합이 더욱 용량성이 되고, 결합 계수가 높아진다. 또한, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 단락면측의 공진기 피치 ps2를 개방면측의 공진기 피치 po보다 작게 하여, L02를 얕게 할수록, 결합이 더욱 유도성이 되고, 전체적으로 공진기가 유도성 결합하게 된다.The coupling coefficient in the resonance period is determined by the position (L-Lo, where Lo is the line length on the open side, L is the line length on the short-circuit side) of the step formed on the central axis of the inner conductor- And the resonator pitch ps1 on the short-circuit side. For example, as shown in Figs. 4A and 4B, as the resonator pitch po on the open side is made smaller than the resonator pitch ps1 on the short-circuit side, the deeper the step position Lo1 of the central axis of the internal conductor- And the coupling coefficient is increased. 5A and 5B, as the resonator pitch ps2 on the short-circuit side is made smaller than the resonator pitch po on the open side, the shallow L 0 2 becomes more conductive and the resonator as a whole becomes more inductive Lt; / RTI >
다음으로, 제 2 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성을 도 6a, 6b 및 도 7a, 도 7b를 참조하여 설명하겠다.Next, the configuration of the dielectric filter according to the second embodiment will be described with reference to Figs. 6A and 6B and Figs. 7A and 7B.
도 6a에 나타낸 예에서는, 개방면측의 공진기 피치 po를 단락면측의 공진기 피치 ps1보다 작게 설정함으로써, 유도성 결합에 비하여 용량성 결합이 더욱 강해진다. 도 6b에 나타낸 필터의 결합은, 결합 계수가 도 6a에 나타낸 필터의 결합 계수와 동일하지만, 더욱 향상된 Q0를 갖는다. 즉 도 6b에 나타낸 필터의 결합에 있어서는, 단락면측의 선로 길이 Ls2를 개방면측의 선로 길이 Lo2보다 길게 설정하고, 이와 대응하여, 단락면측의 공진기 피치 ps2를 도 6a의 ps1보다 길게 설정하고, 게다가 단락면측의 공진기 피치 ps2를 내부 도체 형성 구멍의 중심축과 외부 도체간의 간격(D/2)의 약 2배로 설정한다.In the example shown in Fig. 6A, by setting the resonator pitch po on the open side to be smaller than the resonator pitch ps1 on the short-circuit side, the capacitive coupling becomes stronger than inductive coupling. Figure 6b is shown in the combination filter, the coupling coefficient is also the same as the filter coefficient of the illustrated in 6a, but has a further improved Q 0. 6B, the short-circuit-side line length Ls2 is set longer than the opening-side line length Lo2, and the short-circuit-side resonator pitch ps2 is set longer than ps1 in FIG. 6A, Further, the resonator pitch ps2 on the short circuit side is set to about twice the interval (D / 2) between the central axis of the inner conductor forming hole and the outer conductor.
도 7a 및 도 7b는 유도성 결합시킨 공진기의 예를 나타낸다. 도 7a에 나타낸 예에서는, 단락면측의 공진기 피치 ps를 개방면측의 공진기 피치 po1보다 작게 설정함으로써, 용량성 결합에 비하여 유도성 결합이 더욱 강해진다. 도 7b에 나타낸 필터의 결합은, 결합 계수가 도 7a에 나타낸 필터의 결합 계수와 동일하지만, 더욱 향상된 Q0를 갖는다. 즉 도 7b에 나타낸 필터의 결합에 있어서는, 개방면측의 선로길이 Lo2를 단락면측의 선로 길이 Ls2보다 길게 하고, 이와 대응하여, 개방면측의 공진기 피치 po2를 도 7a의 ps1보다 길게 설정하고, 게다가 개방면측의 공진기 피치 po2를 내부 도체 형성 구멍의 중심축과 외부 도체간의 간격(D/2)의 약 2배로 설정한다.Figures 7A and 7B show examples of inductively coupled resonators. In the example shown in Fig. 7A, by setting the resonator pitch ps on the short-circuit side to be smaller than the resonator pitch po1 on the open side, the inductive coupling becomes stronger than the capacitive coupling. Figure 7b is shown in the combination filter, the coupling coefficient is equal to the coupling coefficient of the filter shown in Figure 7a, but has a further improved Q 0. That is, in the coupling of the filter shown in Fig. 7B, the line length Lo2 on the open side is made longer than the line length Ls2 on the short-circuit side, and the resonator pitch po2 on the open side is set longer than ps1 in Fig. Further, the resonator pitch po2 on the side of the open side is set to about twice the interval (D / 2) between the central axis of the inner conductor forming holes and the outer conductors.
상술한 구조에 있어서, 내부 도체 형성 구멍의 중심축의 대부분이, 각각 유전체 블럭의 2개의 분할 영역의 중앙에 위치하게 된다. 즉 유전체 블럭의 2개의 분할 영역을 2단의 동축 공진기로 본 경우, 내부 도체가 각각의 공진기의 중앙에 위치하게 된다. 그 결과, 특히 홀수 모드의 Q0가 높아지며, 즉 Q0의 저하가 억제된다.In the above-described structure, most of the central axes of the inner conductor forming holes are located at the center of the two divided regions of the dielectric block. That is, when two divided regions of the dielectric block are viewed as two-stage coaxial resonators, the internal conductors are located at the centers of the respective resonators. As a result, especially, the Q 0 of the odd mode is increased, that is, the decrease of Q 0 is suppressed.
다음으로, 제 3 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성을 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명하겠다.Next, the configuration of the dielectric filter according to the third embodiment will be described with reference to Figs. 8A and 8B.
앞서 설명한 실시형태에서는, 각 내부 도체 형성 구멍의 중심축의 1부위에만 단차를 형성하였다. 그러나, 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 중심축을 2부위에서 변경할 수 있다. 도 8a 및 도 8b에 나타낸 예에서는, 개방면으로부터 깊이 Lo까지의 범위에서 공진기 피치를 po로 하고, 단락면으로부터 깊이 Ls까지의 범위에서 공진기 피치를 ps로 한다. 상술한 범위 사이의 중간 범위에서의 공진기 피치를, po와 ps사이의 거의 중간값을 갖도록 설정한다. 어느 부위에 있어서도 내부 도체 형성 구멍의 내부 직경은 d로 일정하다.In the above-described embodiment, a step is formed only in one portion of the central axis of each of the internal conductor-forming holes. However, as shown in Figs. 8A and 8B, the central axis can be changed at two positions. In the examples shown in Figs. 8A and 8B, the resonator pitch is denoted by po in the range from the open face to the depth Lo, and the resonator pitch is denoted by ps in the range from the short-circuit face to the depth Ls. The resonator pitch in the intermediate range between the above-described ranges is set to have a substantially intermediate value between po and ps. The internal diameter of the inner conductor forming hole is constant at d in any region.
다음으로, 제 4 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성을 도 9a 및 도 9b를 참조하여 설명하겠다.Next, the configuration of the dielectric filter according to the fourth embodiment will be described with reference to Figs. 9A and 9B.
상술한 각 실시형태에서는, 유전체 블럭의 한 단면을 개방면으로 하였다. 그러나, 공진기의 개방단을 내부 도체 형성 구멍의 내부 또는 개구부 부근에 형성해도 된다. 즉 도 9a 및 도 9b에 나타낸 예에서는, 유전체 블럭의 6개의 외면 전체에 외부 도체(4)를 형성한다. 또한 내부 도체 형성 구멍(2a, 2b)의 내벽에 내부 도체(3a, 3b)를 형성한다. 내부 도체(3a, 3b)를 부분적으로 제외하고 내벽에 g부분을 형성한다. 이 구조에 의하여, g부분이 공진기의 개방단이 된다. g부분에서 내부 도체의 개방단과 외부 도체 사이에 부유 용량이 생긴다. 이와 같은 구조의 유전체 필터에 있어서도, 내부 도체 형성 구멍(2a, 2b)의 내부 직경 d는 Q0가 최대가 되도록 정해진다.In each of the above-described embodiments, one end face of the dielectric block is an open face. However, the open end of the resonator may be formed inside or around the opening of the inner conductor. In other words, in the example shown in Figs. 9A and 9B, the outer conductor 4 is formed on all six outer surfaces of the dielectric block. Further, the inner conductors 3a and 3b are formed on the inner walls of the inner conductor forming holes 2a and 2b. The internal conductors 3a and 3b are partially removed and a g portion is formed on the inner wall. With this structure, the g portion becomes the open end of the resonator. g, a stray capacitance is generated between the open end of the inner conductor and the outer conductor. Also in the dielectric filter having such a structure, the inner diameter d of the inner conductor forming holes 2a and 2b is determined so that Q 0 becomes the maximum.
다음으로, 제 5 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성을 도 10a 및 도 10b를 참조하여 설명하겠다.Next, the configuration of the dielectric filter according to the fifth embodiment will be described with reference to Figs. 10A and 10B.
이 예에서는, 내부 도체 형성 구멍(2a, 2b)의 중심축의 소정 부위에 각각 단차를 형성한다. 개방면측의 공진기 피치 po를 단락면측의 공진기 피치 ps보다 작게 설정한다. 따라서 3단의 공진기를 서로 용량 결합시킨, 대역 통과 특성을 갖는 유전체 필터를 얻는다.In this example, stepped portions are formed on predetermined portions of the central axes of the inner conductor formation holes 2a and 2b. The resonator pitch p o on the open side is set smaller than the resonator pitch ps on the short side. Therefore, a dielectric filter having bandpass characteristics in which three stages of resonators are capacitively coupled to each other is obtained.
다음으로, 제 6 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성을 도 11a, 도 11b 및 도 12를 참조하여 설명하겠다.Next, the configuration of the dielectric filter according to the sixth embodiment will be described with reference to Figs. 11A, 11B, and 12. Fig.
도 11a는 상술한 유전체 필터의 개방면측을 나타낸 정면도, 도 11b는 그 저면도이다. 이 도에 나타낸 바와 같이, 내부 도체 형성 구멍(2a, 2b)은 각각 정방형단면을 갖는다. 개방면측의 선로 길이가 Lo가 되도록, 개방면으로부터 깊이 Lo의 위치에서, 중심축에 단차를 형성하여, 개방면측의 공진기 피치를 po, 단락면측의 공진기 피치를 ps로 한다. 그리고, 내부 도체 형성 구멍(2a, 2b)의 폭은 개방면으로부터 단락면까지의 범위에 걸쳐서 d로 일정하다.11A is a front view showing the open side of the above-mentioned dielectric filter, and Fig. 11B is a bottom view thereof. As shown in this figure, the internal conductor formation holes 2a and 2b each have a square cross section. A step is formed on the central axis at a position of a depth Lo from the open face so that the line length on the open side becomes Lo and the resonator pitch on the open face side is po and the resonator pitch on the short side face side is ps. Then, the widths of the inner conductor formation holes 2a and 2b are constant d over the range from the opening face to the short-circuit face.
상술한 각 실시형태에서는, 내부 도체 형성 구멍이 원형 단면을 갖는다. 도 11a 및 도 11b에 나타낸 바와 같이, 이 구멍이 정방형 단면을 가질 수 있다. 여기서, 도 12에 나타낸 바와 같이, 정방형 단면을 갖는 내부 도체 형성 구멍을 유전체 블럭에 형성한 예에 관하여 검토한다. 유전체 블럭의 가로, 세로의 폭을 D, 내부 도체 형성 구멍의 폭을 d라 할 때, d/D의 비에 따라서 변화하는 공진기의 Q0를 유한 요소법에 의해 구하였다. 도 3에 나타낸 경우와 마찬가지로, d/D가 0.2∼0.4인 범위에서 Q0가 큰 값을 갖는다. 따라서, 도 11에 나타낸 유전체 블럭(1)의 폭 D 및 내부 도체 형성 구멍(2a, 2b)의 폭 d를, d/D=0.2∼0.4의 관계가 되도록 설정함으로써, 높은 Q0를 확보한다.In each of the above-described embodiments, the inner conductor-forming holes have a circular cross-section. As shown in Figs. 11A and 11B, this hole may have a square cross section. Here, as shown in Fig. 12, an example in which an internal conductor-forming hole having a square cross section is formed in a dielectric block will be examined. When the width of the dielectric block is D and the width of the internal conductor forming hole is d, the Q 0 of the resonator which changes according to the ratio of d / D is obtained by the finite element method. As in the case shown in FIG. 3, Q 0 has a large value in the range of d / D of 0.2 to 0.4. Therefore, by setting the width D of the dielectric block 1 shown in Fig. 11 and the width d of the internal conductor formation holes 2a and 2b to be d / D = 0.2 to 0.4, high Q 0 is ensured.
또한, 상기 내부 도체 형성 구멍의 단면은 세라믹의 소성시에 크랙이 생기는 것을 방지하기 위하여, 모서리 부분이 다소 라운딩된 "정방형 단면"을 가질 수 있다.In addition, the cross section of the internal conductor formation hole may have a " square cross section " in which the corner portion is somewhat rounded, in order to prevent cracks from occurring during firing of the ceramic.
다음으로, 제 7 실시형태에 따른 유전체 듀플렉서의 구성을 도 13a, 13b 및 13c를 참조하여 설명하겠다.Next, the configuration of the dielectric duplexer according to the seventh embodiment will be described with reference to Figs. 13A, 13B and 13C.
도 13a는 개방면측에서 본 유전체 듀플렉서를 나타낸 정면도, 도 13b는 그저면도, 도 13c는 그 배면도이다. 단, 배면도는 저면을 도면에 있어서의 상측을 향하여 그리고 있다. 본 실시형태에서는, 평행육면체 형상의 유전체 블럭(1)의 한쪽 단면으로부터 대향하는 다른쪽 단면까지의 범위에 걸쳐서 6개의 내부 도체 형성 구멍(2a∼2f)을 형성한다. 이들 내부 도체 형성 구멍의 내벽에는 내부 도체(3a∼3f)를 형성한다.FIG. 13A is a front view showing the dielectric duplexer viewed from the open side, FIG. 13B is a right side view, and FIG. 13C is a rear view thereof. However, the back view is directed toward the upper side in the drawing. In this embodiment, six internal conductor formation holes 2a to 2f are formed in a range from one end face of the parallelepiped dielectric block 1 to the other end face opposed thereto. Internal conductors 3a to 3f are formed on the inner walls of these internal conductor forming holes.
유전체 블럭(1)의 외면에는 외부 도체(4) 및 입출력 단자(5a, 5b, 5c)를 형성한다. 내부 도체 형성 구멍(2c)의 내벽의 내부 도체(3c)는 그 한 단부를 유전체 블럭의 외면의 외부 도체(4)에 접속하고, 다른 단부를 입출력 전극(5c)에 접속한다.The external conductor 4 and the input / output terminals 5a, 5b and 5c are formed on the outer surface of the dielectric block 1. The inner conductor 3c on the inner wall of the inner conductor forming hole 2c has one end connected to the outer conductor 4 on the outer surface of the dielectric block and the other end connected to the input / output electrode 5c.
내부 도체(3a, 3b)에 관해서는, 그들의 내부 도체 형성 구멍의 중심축에 단차를 형성함으로써, 단락면측의 공진기 피치를 좁혀서 공진기를 서로 유도성 결합시키고 있다. 내부 도체(3d, 3e, 3f)에 관해서는, 그들의 내부 도체 형성 구멍의 중심축에 단차를 형성함으로써, 개방면측의 공진기간 피치를 좁혀서 용량성 결합시키고 있다. 또한, 내부 도체(3b)로 구성된 공진기는, 내부 도체(3c)와 인터디지탈적으로 결합된다. 마찬가지로 내부 도체(3d)로 구성된 공진기는 내부 도체(3c)와 인터디지탈적으로 결합된다. 이와 같은 구조에 의하여, 예를 들면 내부 도체(3a, 3b)를 포함하는 2단의 공진기를 송신 필터, 내부 도체(3d, 3e, 3f)로 구성된 3단의 공진기를 포함하는 대역 통과 필터를 수신 필터로 하여, 유전체 듀플렉서가 작동한다. 이 경우, 입출력 단자(5a, 5b, 5c)를 각각 송신 신호 입력 포트, 수신 신호 출력 포트, 안테나 포트로 한다.With respect to the internal conductors 3a and 3b, a step is formed on the central axis of the internal conductor forming holes, thereby narrowing the resonator pitch on the short-circuit face side to inductively couple the resonators to each other. With respect to the internal conductors 3d, 3e and 3f, by forming a step on the central axis of the internal conductor formation holes, the pitch of resonance period on the open side is narrowed and capacitively coupled. The resonator composed of the internal conductor 3b is interdigitally coupled to the internal conductor 3c. Likewise, the resonator composed of the inner conductor 3d is interdigitally coupled to the inner conductor 3c. With this structure, for example, a two-stage resonator including inner conductors 3a and 3b is referred to as a transmission filter and a band-pass filter including three-stage resonators composed of inner conductors 3d, 3e, and 3f As a filter, a dielectric duplexer operates. In this case, the input / output terminals 5a, 5b, and 5c are respectively a transmission signal input port, a reception signal output port, and an antenna port.
다음으로, 상술한 유전체 필터 또는 듀플렉서를 이용한 통신 장치의 구성을 도 14를 참조하여 설명하겠다. 도 14에 있어서 ANT는 송수신 안테나, DPX는 듀플렉서, BPFa, BPFb, BPFc는 각각 대역 통과 필터, AMPa, AMPb는 각각 증폭 회로, MIXa, MIXb는 각각 믹서, OSC는 오실레이터, DIV는 분주기(신시사이저)이다. MIXa는 DIV로부터 출력되는 주파수 신호를 변조 신호로 변조한다. BPFa는 신호의 송신 주파수대역만을 통과시키고, AMPa는 이것을 전력 증폭하여 DPX를 통하여 ANT로부터 송신한다. BPFb는 DPX로부터 출력되는 신호중의 수신 주파수 대역만을 통과시키고, AMPb는 이것을 증폭한다. MIXb는 BPFc로부터 출력되는 주파수 신호와 수신 신호를 믹싱하여 중간 주파 신호 IF를 출력한다.Next, the configuration of the communication device using the above-described dielectric filter or duplexer will be described with reference to Fig. AMPa and AMPb are amplifiers respectively. MIXa and MIXb are respectively a mixer. OSC is an oscillator. DIV is a frequency divider (synthesizer). In FIG. 14, ANT is a transmission / reception antenna, DPX is a duplexer, BPFa, BPFb and BPFc are band- to be. MIXa modulates the frequency signal output from the DIV into a modulated signal. The BPFa passes only the transmission frequency band of the signal, and the AMPa amplifies it and transmits it from the ANT through the DPX. BPFb passes only the reception frequency band of the signal output from DPX, and AMPb amplifies it. MIXb mixes the frequency signal output from the BPFc and the received signal and outputs the intermediate frequency signal IF.
도 14에 나타낸 듀플렉서 DPX 부분은 도 13에 나타낸 구조의 듀플렉서를 사용할 수 있다. 또한, 대역 통과 필터 BPFa, BPFb, BPFc는 도 1∼도 11b에 나타낸 구조의 유전체 필터를 사용할 수 있다. 이와 같이 하여, 전체적으로 대형화하지 않고, Q0가 높은 필터 특성을 활용하여, 저손실의 통신 장치를 구성할 수 있다.The duplexer DPX shown in FIG. 14 can use a duplexer having the structure shown in FIG. The band-pass filters BPFa, BPFb, and BPFc may be dielectric filters having the structures shown in Figs. 1 to 11B. In this way, a low-loss communication device can be constructed by utilizing the filter characteristics with a high Q 0 without increasing the size as a whole.
이상 본 발명의 바람직한 실시형태를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 기술분야의 전문가라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 상기 변형 및 다른 변형이 가능하다는 것을 알 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the gist of the invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유전체 블럭의 외형 형상의 변형에 기인한 Q0의 열화가 발생하지 않으며, 공진기의 Q0를 최적화할 수 있음과 아울러결합을 용이하게 조정할 수 있다.As described above, according to the present invention, deterioration of Q 0 due to deformation of the outer shape of the dielectric block does not occur, Q 0 of the resonator can be optimized, and coupling can be easily adjusted.
또한, 유전체 블럭의 외형 형상에 대하여 내부 도체 형성 구멍의 내부 직경을 상대적으로 결정함으로써 Q0를 용이하게 최적화할 수 있다.Further, it is possible to easily optimize the Q 0, by relatively determining the inner diameter of the inner conductor formed hole with respect to the outer shape of the dielectric block.
또한, 외부 도체 및 내부 도체에 흐르는 전류의 편차(bias)를 감소할 수 있으며, Q0의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 유전체 블럭의 외형 형상에 대한 내부 도체 형성 구멍의 내부 직경의 비를 유전체 블럭의 두께 방향뿐만 아니라 공진기의 배열 방향으로도 최적화할 수 있으며, 따라서 Q0를 더욱 최적화할 수 있다.In addition, it is possible to reduce the bias of the current flowing in the outer conductor and the inner conductor, and to suppress the decrease of Q 0 . Further, the ratio of the inner diameter of the inner conductor forming hole to the outer shape of the dielectric block can be optimized not only in the thickness direction of the dielectric block but also in the array direction of the resonator, and thus Q 0 can be further optimized.
게다가, 전체적으로 대형화하지 않고 고주파 회로부에 있어서의 손실이 적은 통신 장치를 구성할 수 있다.In addition, it is possible to constitute a communication device which does not have a large size as a whole and has a small loss in the high-frequency circuit portion.
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